基于FPGA的二相混合式步進電機細(xì)分驅(qū)動器的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著科技的發(fā)展和社會工業(yè)化的進步，步進電機在機械控制領(lǐng)域得到了越來越廣泛的使用。但是在常規(guī)的電機控制方式下，步進電機會有精度過低，低頻震動等固有缺陷，限制了其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。為了克服步進電機上述不足，提高步進電機運行的穩(wěn)定性，人們提出了步進電機的細(xì)分控制技術(shù)。該技術(shù)通過對步進電機勵磁繞組中電流的精確控制，使步進電機內(nèi)部的合成磁場為均勻的圓型旋轉(zhuǎn)磁場，實現(xiàn)步進電機步距角的細(xì)分；采用該技術(shù)可以在不改變電機轉(zhuǎn)動力矩的條件下，大大的提高步進電

2、機的轉(zhuǎn)動精度并改善電機低頻震動的特性。
　　本文首先介紹了兩相混合式步進電動機的工作原理及其數(shù)學(xué)模型，并對細(xì)分驅(qū)動控制技術(shù)進行了理論分析；在理論分析基礎(chǔ)上，提出了采用恒頻調(diào)寬的PWM調(diào)流技術(shù)實現(xiàn)細(xì)分的控制方案；然后，本文從硬件和軟件兩個方面詳細(xì)介紹了基于 FPGA的兩相混合式步進電動機細(xì)分驅(qū)動器的設(shè)計與實現(xiàn)；最后，通過軟硬件測試結(jié)果驗證了本文設(shè)計方法的正確性。
　　本文詳細(xì)介紹了基于FPGA的兩相式混合步進電機細(xì)分驅(qū)動器的設(shè)

3、計和實現(xiàn)。具體的設(shè)計工作主要包括：
　　1）細(xì)分驅(qū)動器的硬件系統(tǒng)設(shè)計；本設(shè)計選用 Altera的 EP2C8Q208C8N作為驅(qū)動控制系統(tǒng)的控制處理器，TI的DRV8432作為步進電機的功率放大器、Analog Devices的AD7874作為系統(tǒng)的A/D采樣轉(zhuǎn)換器、精密的儀表運算放大器對采樣電阻的電壓信號進行放大并輔以其它輔助電路完成了方案的硬件實現(xiàn)。
　　2）增量式PID調(diào)節(jié)算法的研究與實現(xiàn)；本文對增量式PID控制算法進

4、行研究，并使用VHDL硬件描述語言對其進行了設(shè)計實現(xiàn)；并在調(diào)試過程中，根據(jù)細(xì)分驅(qū)動器系統(tǒng)的特性，對PID調(diào)節(jié)算法的參數(shù)進行了調(diào)整。
　　3）人機交互模塊的設(shè)計；本文在FPGA上實現(xiàn)串口通信模塊，使得使用者可以通過計算機能夠為外部系統(tǒng)設(shè)置細(xì)分驅(qū)動器的參數(shù)，獲取驅(qū)動器的運行狀態(tài)。
　　4）完成了對步進電機的細(xì)分控制系統(tǒng)控制軟件設(shè)計，并采用VHDL語言進行了實現(xiàn)。
　　5）對步進電機細(xì)分驅(qū)動器進行了軟硬件聯(lián)合測試，并對測試結(jié)